激光切割常見問題及處理方法的分析

徐章地

摘 要：隨著科技的不斷發(fā)展，以及我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，激光切割技術(shù)開始被廣泛應(yīng)用到了各行各業(yè)之中，比如：汽車領(lǐng)域，化工領(lǐng)域?？傮w而言，激光切割技術(shù)具有切割范圍廣、切割速度快、柔性好等特點(diǎn)，但是其中也依舊存在諸多的問題，比如：激光切割切不透、尖角燒蝕等。由此可見，為了促使我國(guó)重工業(yè)企業(yè)得到更加有效的發(fā)展，加強(qiáng)對(duì)激光切割技術(shù)的熟練運(yùn)用也就顯得尤為必要。文章針對(duì)激光切割常見問題及處理方法進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：激光切割；常見問題；處理方法

中圖分類號(hào)：TG485 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）22-0062-02

引言

隨著時(shí)代的發(fā)展和變化，我國(guó)的激光切割技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，和傳統(tǒng)的激光切割技術(shù)相比，雖然有很多的進(jìn)步，但是卻依舊存在著成本大等一系列的問題，這無疑也加大了相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)壓力。通過研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的激光切割技術(shù)還并不完善，而一些問題的存在也在一定程度上影響到了產(chǎn)品的切割質(zhì)量。本文對(duì)此進(jìn)行分析，也是希望能夠有效提高經(jīng)激光切割進(jìn)行加工后的產(chǎn)品本身的質(zhì)量。

1 激光切割的基本概念

所謂激光切割，即是利用高功率密度激光束照射被切割材料，從而使材料很快被加熱至汽化或熔化溫度，進(jìn)而蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束對(duì)材料的移動(dòng)，孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫，最終才算完成對(duì)材料的切割。通常，激光切割設(shè)備的價(jià)格都相當(dāng)貴，這對(duì)很多企業(yè)而言也加大了相應(yīng)的成本壓力。

2 激光切割工藝類型

2.1 激光切割工藝之汽化切割。汽化切割，主要表現(xiàn)為在高功率密度激光束的加熱下，物體材料表面溫度升至沸點(diǎn)溫度的速度會(huì)相應(yīng)加快，在這一過程中，部分材料會(huì)汽化成蒸汽后消失，而部分材料則作為噴出物，并從切縫底部被輔助氣體流吹走。需要明確的是汽化切割過程中，由于蒸汽可以隨身帶走熔化質(zhì)點(diǎn)和沖刷碎屑，因而會(huì)加快形成相應(yīng)的孔洞。

2.2 激光切割工藝之熔化切割。熔化切割，最明顯的特征就是孔洞的形成。尤其是當(dāng)入射的激光束功率密度超過某一數(shù)值之后，光束照射點(diǎn)處的材料內(nèi)部就會(huì)開始蒸發(fā)，進(jìn)而形成孔洞。一旦這種小孔形成，它就會(huì)被作為黑體吸收所有的入射光束能量。與此同時(shí)，小孔被熔化金屬壁所包圍后，與光束同軸的輔助氣流就會(huì)把孔洞周圍的熔融材料都帶走。隨著被加工工件的逐漸移動(dòng)，小孔也會(huì)相應(yīng)的按切割方向同步橫移形成一條切縫。

3 激光切割常見問題

3.1 激光切割之尖角燒蝕問題。尖角燒蝕問題，是激光切割過程中最常見的一類問題，而其出現(xiàn)的根本原因在于溫度的升高。通常，在激光切割樣板的尖角區(qū)域，激光束移動(dòng)的速度是先降低，之后再重新加速到正常速度，而這也就意味著它停留子在尖角區(qū)域的時(shí)間會(huì)相對(duì)更長(zhǎng)，由于在速度變化的時(shí)間內(nèi)激光束能量并沒有減少，因此它一直都是處于工作的狀態(tài)，加上被加工的樣板在這一區(qū)域內(nèi)的熱量高度聚集，最后也就導(dǎo)致尖角處的溫度持續(xù)升高。雖然科學(xué)研究也表明激光切割的熱影響區(qū)域范圍比較小，但是尖角處的散熱表面積小，且傳遞熱量的效果差，加上高溫輔助氣體的沖刷，最終也就使得尖角容易出現(xiàn)燒蝕的問題。

3.2 激光切割之不透問題。眾所周知，激光切割是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，技術(shù)人員在切割的過程中，也經(jīng)常會(huì)遇到切口不光滑或者切不透等問題。經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，造成樣板切不透的原因其實(shí)有很多，而其中最為常見的就是激光的功率下降，切割速度過快，光路不正，電壓不穩(wěn)定等等。除此之外，材料自身問題，輔助氣體氣壓不夠也是十分重要的原因?？傊?，為了提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，確保激光切割技術(shù)的質(zhì)量，相關(guān)技術(shù)人員就一定要認(rèn)真對(duì)待生產(chǎn)過程中激光切割切不透的系列問題。

3.3 激光切割之不出光問題。激光切割不出光的問題，時(shí)常出現(xiàn)在數(shù)控產(chǎn)品的生產(chǎn)中，由于它們對(duì)于切割質(zhì)量和精度要求都特別的高，因此這種故障發(fā)生的時(shí)候要沉著應(yīng)對(duì)。之所以出現(xiàn)這樣的問題，原因也是多方面的，比如：燈管的老化造成激光的功率下降；電流較小使得激光束輸出的能量低；激光器內(nèi)灰塵太多，污染了鏡片，造成不透光等等。以此可見，在日常的工作中，企業(yè)負(fù)責(zé)人一定要對(duì)相關(guān)技術(shù)人員提出更加嚴(yán)格的要求，即合理操作機(jī)器設(shè)備。只有通過不斷地科學(xué)總結(jié)，最終才能有效確保激光切割任務(wù)的順利完成。

3.4 激光切割之不連續(xù)問題。實(shí)際上，激光切割之所以出現(xiàn)不連續(xù)的問題，實(shí)際上也是由于編程不合理的原因造成的。比如：在編制激光程序時(shí)，那些該封閉的區(qū)域沒有封閉，就會(huì)使得切割后局部鋼板與整體有連接，而手工切斷則特別容易損壞樣板，從而造成產(chǎn)品的報(bào)廢。同樣，激光切割過程中輔助氣體的換氣也可能會(huì)導(dǎo)致切割的不連續(xù)，主要是因?yàn)樵诩庸み^程中，輔助氣體主要把熔化的金屬吹出切縫，在輔助氣體使用完畢時(shí)設(shè)備自動(dòng)停止運(yùn)動(dòng)，等氣體更換完畢后再繼續(xù)切割，而這樣的方式則特別容易造成切割軌跡的不連續(xù)。

4 激光切割問題的常見處理辦法

4.1 盡快調(diào)整激光切割線路。雖然尖角常被燒蝕，但是其原因并不只是溫度，而是由于尖角處的切割速度。因此，防止尖角燒蝕問題的再次出現(xiàn)，比較科學(xué)的方法就是盡快調(diào)整激光的切割路線，從而減少速度的變化。比如：在切割的過程中可以繞行圓弧，從而保證切割速度不變，這樣也能促使在空走圓弧的時(shí)間內(nèi)，另一邊已經(jīng)完成切割工作的機(jī)器溫度冷卻下來，此時(shí)也能讓尖角所處的熱量不過于集中，最終保證了尖角切割處完整光滑。

除此之外，解決尖角燒蝕的問題，還可以采用增加補(bǔ)加的方式。以防盜門的生產(chǎn)為例，在防盜門的生產(chǎn)過程中，就使用了激光切割技術(shù)，而為了解決尖角燒蝕問題，相關(guān)技術(shù)人員就是通過增加補(bǔ)加的方式，即在切割尖角處增加一小塊補(bǔ)加，從而有效保證了尖角處不被燒蝕，同時(shí)尖角尺寸也不會(huì)發(fā)生改變。

4.2 合理分析激光切割不透的問題

激光切割過程中，切不透同樣是個(gè)很重要的問題，而其存在的原因是多方面的，因此在提出解決對(duì)策的時(shí)候也要具有針對(duì)性。比如：對(duì)于激光器本身的問題造成的切割不透，技術(shù)人員就要首先檢查外光路的傳輸鏡片有無污染或損壞。在對(duì)已經(jīng)受到污染的鏡片進(jìn)行清洗之后如果仍然存在切割不透的問題，就需要考慮是光路不正或激光器本身的問題。

以鋼鐵行業(yè)為例，在釩鈦產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，激光切割不透主要原因則在于光路不正，那么，技術(shù)人員就要及時(shí)地調(diào)整光路，尤其要注重調(diào)整光束的焦點(diǎn)與被加工材料表面的相對(duì)位置。同時(shí)，還要注意在切割銅鋁時(shí)提前打磨其表面或涂吸光材料，而這樣也才能有效應(yīng)對(duì)之后可能會(huì)出現(xiàn)的反光率高等問題。

4.3 遵循科學(xué)的處理步驟。激光切割過程中不出光或激光能量衰減這一問題也尤為常見，其實(shí)，遇到這類問題時(shí)切記不慌張，只要專業(yè)人士按照相關(guān)步驟對(duì)機(jī)器進(jìn)行有效的檢查，就一定能找到合理的解決辦法。一般遇到此類問題，通常會(huì)按以下步驟解決問題：首先是檢查水循環(huán)是否正常，若水循環(huán)出現(xiàn)問題，需要首先解決水循環(huán)問題，一般情況下不要輕易人工短接水保護(hù)后使用設(shè)備。接著就是點(diǎn)擊預(yù)調(diào)，主要是看激光器供電是否異常。然后就是用無水乙醇清洗鏡片，至于那些受損或者已經(jīng)被污染的鏡片，一定要及時(shí)進(jìn)行更換。最后就是更換激光器，目的是通過重新設(shè)置激光輸出能量，從而有效解決激光功率低的系列問題。

總而言之，只有按照科學(xué)的辦法，有步驟地對(duì)相關(guān)問題加以處理，就能從根本上解決激光切割技術(shù)不出光的問題。

4.4 做好相關(guān)的激光切割編程工作

事實(shí)上，切割編程工作的問題主要也在于相關(guān)技術(shù)人員缺乏一定的專業(yè)素養(yǎng)，從而使得在工作中，總是犯一些細(xì)節(jié)性的錯(cuò)誤。為此，在實(shí)際工作過程中，就要加大對(duì)技術(shù)人員的培訓(xùn)和監(jiān)督管理。比如：對(duì)于一些細(xì)小的需要切割下來的工件，在一整套編程的程序還沒有執(zhí)行完的情況下，它們往往會(huì)翹起來，切割頭在移動(dòng)的過程中會(huì)碰到它們，容易造成切割頭被撞壞。這在編程的時(shí)候把這些細(xì)小的工件設(shè)置成微連接，使得在切割的軌跡走完之后工件上仍然有一個(gè)微小的連接點(diǎn)與母材相連，就能有效避免此問題。而取下這些細(xì)小的工件，只需要稍微用一點(diǎn)力破壞這個(gè)微連接即可。

5 結(jié)束語

隨著我國(guó)制造業(yè)的快速發(fā)展，激光切割作為一門先進(jìn)的技術(shù)手段也被應(yīng)用到了各行各業(yè)，比如：汽車、船舶、航空、核工業(yè)、機(jī)械制造、鋼鐵等，為此也增加了各行各業(yè)對(duì)于激光切割技術(shù)設(shè)備的需求。由于該項(xiàng)技術(shù)手段在實(shí)際的運(yùn)用過程中還不是特別熟練，因此也出現(xiàn)了諸多的問題，本文針對(duì)激光切割中常見的問題提出了不同的處理方法，供有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行參考，希望能有助于推動(dòng)激光切割技術(shù)的大規(guī)模推廣和普及。

參考文獻(xiàn)：

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